弧形鈑金件工藝與模具的改進(jìn)設(shè)計(jì)

如圖 1 所示，半弧飯金件是我公司某產(chǎn)品上的零件，采用高弧度 616 鋼制成，由于結(jié)構(gòu)需要，要求在 3 mm 厚的 616 鋼板上彎制成 1 / 4 個圓弧形狀，整個零件呈弧形底的半 U 型結(jié)構(gòu)。形狀的特殊性給工件彎曲和模具設(shè)計(jì)造成了一定的困難。

1 工件原來加工情況

    通常不對稱件的彎曲，首先要考慮到工件彎曲時會產(chǎn)生不對稱的側(cè)向力，因此在模具設(shè)計(jì)中需設(shè)法克服工件彎曲中出現(xiàn)的偏移，一般是通過在模具上設(shè)置壓料裝置，利用定位或防偏移結(jié)構(gòu)來克服工件彎曲時可能出現(xiàn)的料走位。

    考慮到該種材料的屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度等與變形抗力有關(guān)的數(shù)值較大，回彈也較大，為此根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了如圖 2 所示帶校正功能的模具結(jié)構(gòu)。整套模具置于壓力機(jī)上加工。首先，頂料桿 3 在壓機(jī)彈性緩沖器的作用下，將壓料板 4 頂起至與彎曲凹模 1 右端面平齊，工作時，將坯料置于凹模面上，壓機(jī)滑塊下移，彎曲凸模 2 與壓料板 4 共同將坯料壓緊，隨著壓機(jī)滑塊的緩緩下移，彎曲凸模么彎曲凹模 1 和壓料板 4 逐漸將板料壓彎成型。

    為克服工件由于單邊彎曲形成的側(cè)向力而造成的板料滑移問題，在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時特意使彎曲凹模 1 的左端比右端高出 smm ，坯料定位于彎曲凹模 1 左端面，由于在坯料彎制前，壓料板 4 便被頂料桿 3 頂起至與彎曲凹模 1 右端平齊，從而使板料在定位、彎曲、校形等全過程中，均能受到彎曲凸模 2 及壓料板 4 的壓緊力和彎曲凹模 1 左端面有利的阻礙作用，有效地防止了工件的彎曲走位。盡管實(shí)施了壓邊，工件在側(cè)向力作用下的偏移得到了控制，但由于是 1 / 4 的圓弧彎曲，彎曲中心角不大，變形區(qū)域也小，使圓弧位置難以控制，加之角度回彈的影響，使工件不能滿足形狀要求，還需利用全形樣板依靠人工校正來保證圓弧精度。為保證 1 / 4 個圓弧形狀的特殊要求，工藝中只能采用給圓弧預(yù)留加工量，校正后再機(jī)加工去除的方法。

    由于工件強(qiáng)度高，校正困難，造成工人操作強(qiáng)度大，又由于增加了機(jī)械加工等工序，使生產(chǎn)效率降低，產(chǎn)品成本升高。

2 工藝改進(jìn)

    分析工件難以直接得到理想形狀的原因，主要是彎曲過程中，由于材料延伸率的不確定使變形中性層難以控制，造成展開長度的計(jì)算不準(zhǔn)確；相對彎曲半徑 R / t = 30 / 3 = 10 較大，板料的變形程度小，在板料中性層兩側(cè)的純彈性變形區(qū)以及塑性變形區(qū)總變形中的彈性變形比例小，形成材料的尺寸及角度回彈。

    為改善加工條件，必須構(gòu)建新型工件結(jié)構(gòu)，考慮到 U 型件的回彈受其兩邊材料的相互牽制，決定改進(jìn)加工工藝方案為：利用兩件合成一個完整的 U 型件，中部以直邊相連，在完成彎形后再沖切成兩個工件如圖 3 所示）。

3 模具的改進(jìn)

    在充分分析新構(gòu)建的工件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，為提高生產(chǎn)效率，保證工件形狀要求，同時降低生產(chǎn)成本及操作人的勞動強(qiáng)度，設(shè)計(jì)了一種彎曲切斷復(fù)合模。模具結(jié)構(gòu)如圖 4 所示，整套模具仍置于壓力機(jī)上加工，模柄 7 安裝于壓力機(jī)模柄孔中，頂料桿 10 在壓機(jī)彈性緩沖器作用下將卸料塊 5 頂至與彎曲凹模 3 平齊，工作時，坯料置于模具適當(dāng)位置，沖床滑塊開始下移，彎曲凸模 4 首先與板料接觸，在彎曲凸模東彎曲凹模 3 及卸料塊 5 的共同作用下開始彎曲坯料，隨著沖床滑塊的下移，切斷凸模 6 也開始與即將彎好形的半成品接觸，于是彎曲凸模 4 一邊對工件彎形校正，一邊與切斷凸模 6 共同作用，將板料切成兩件，完成工件的加工。

    隨著滑塊的上移，裝于壓機(jī)模柄孔中的打料桿 8 與壓力機(jī)中的打料橫桿相撞，卸料力經(jīng)打料桿 8 傳于卸料桿 9 ，由卸料桿 9 將沖切的廢料推出彎曲凸模 4 的型腔，與此同時，加工好的工件通過卸料塊 5 作用也被頂出彎曲凹模 3 的型腔，完成整個工件的加工，模具轉(zhuǎn)入下一個工作循環(huán)。

    由于模具工作的后續(xù)階段為彎曲及切斷復(fù)合，為保證彎曲的精度，應(yīng)合理安排切斷的時機(jī)，使切斷凸模 6 在工件即將完成彎曲時才開始接觸坯料。因此應(yīng)控制切斷凸模 6 高度，使其僅比閉合后的卸料塊 5 底端高出 4mm , 從而既保證了沖切的工件精度又避免了影響彎形精度。

    彎曲凸模 4 既是彎形的凸模又是工件切斷的凹模，故其外形與彎曲凹模 3 的型腔應(yīng)保證單面彎曲間隙 3 . 0 - 3 . 1 mm ，其內(nèi)腔與切斷凸模 6 選用小間隙，保證單面沖切間隙 0 . 15 ~ 0 . 18mm ，而其內(nèi)腔與卸料桿 9 的間隙保證為 0 . 1 ~ 0 . 2 mm ，以保證彎形及切料準(zhǔn)確、卸料可靠。

4 結(jié)語

    改進(jìn)設(shè)計(jì)后的彎曲切斷復(fù)合模，經(jīng)制造、試模，生產(chǎn)的工件一次性符合圖紙要求。已生產(chǎn)工件數(shù)萬件，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，模具工作可靠。